生物質燃燒機電機的故障分析及解決措施
我們所研制的ZL-1型150瓦，48伏，8000轉／分的直流伺服電動機、90LZw型25瓦，48伏，4500轉／分和90LZo,型90瓦、48伏，8000轉／分直流電動機用于鐵路客車立式油爐、餐灶及茶爐上作為TY燃燒器的動力，主要功能是驅動生物質燃燒機的油杯、風輪，使柴油霧化，使之充分燃燒。經過近十年在沈陽、大連、上海、南昌、青島、杭州及福州等車輛段和武漢造船廠及解放軍總后勤部的部分所屬單位的野外施工及艦船、潛艇中應用試驗，證明性能良好，現已批量生產。
在使用過程，也發現部分產品出現故障，本文對此作些簡單的分析，并提出幾點改進措施。
生物質燃燒機電機整個絕緣等級為E級。定子激磁線圈用西0.19毫米線經的QZ高強度聚脂漆包線，2000匝，外半迭包一層黃臘綢布后再半迭包一層白布帶。電樞的槽絕緣為一層0.2毫米厚的聚脂薄膜青殼紙，導線為40.38毫米，每只線圈20匝，浸潰1032漆，槽楔為竹片，電機引出線為丁腈橡膠線。
電機的使用壽命與絕緣材料的熱老化的失效指標有直接關系。聚脂類絕緣材料的溫度指數為2000C，用作12000的E級絕緣有著很大酌裕度。而1032浸漬漆只是當溫度高于12500時才出現較明顯的老化和絕緣失重現象，也足以滿足要求。由此，予期的使用壽命應該能夠達到15～20年的國家標準。
我們曾對TY生物質燃燒機電機，燃燒器的外露部分，擴風筒以及錐筒等部位，利用鎳鉻——鎳硅和鎳鉻——考銅熱電偶進行溫升試驗，即在被測處鉆一半圓形小凹坑，放置熱電偶的球部，再在相鄰處鉆個M8螺孔，用壓板固定熱電偶頭部。熱電偶的兩極引出線均用瓷管絕緣，被測點布置如圖1所示。
先后共測數據280余組，每組18個測點，總共測得5000余個數據。為分析方便，選取有代表性的兩種工況，測試結果見圖2、圖3。圖2是油量為2.8公斤／小時，風量全開情況下各點的溫度曲線。
錐筒“1”點處溫度最高，為46500，錐筒四個測點最高平均溫度為4420C，擴風筒IIJ頭部最高溫度為4470C，電機溫度比較平穩，可保持在5200左右。測溫點設置在機殼與線圈之間
用光敏溫度計測得由錐筒噴出火焰的最高溫度為135000。
試驗時的室溫為22-- 270C/，
根據國內經驗E級絕緣電機的熱點溫差為50C，則實際電機溫升為
溫升=極限溫度一環境溫度一熱點溫差77 - (22～27) -5=39～440C故本次試驗的電機最高溫升低于E級絕緣的耐熱標準。這次的最高溫升是在耗油量為6.4公斤／小時時測得的。而根據季節氣溫和現場使用人員的經驗，實際的消耗柴油量一般為3～5公斤／小時，所以電機的實際溫升比此值還要低一些。
由此推測，生物質燃燒機電機的預期使用壽命應該是比較長的，照理不會在那么短的時間內燒壞如此多的數量。現就其TY燃燒器電機損壞的原因試作如下分析。
一、TY燃燒器電機的溫度分布
1．定子和電樞繞組靠近后端蓋的溫度高于定子和電樞繞組靠近前端蓋的溫度，最高相差約2000（由于靠近燃燒筒所致）。 三、電機的使用電壓
2．電機電樞的溫度與平均溫度相差比 由于本電機距離電源較遠，如裝在子車普通電機大，一般相差約10～120C。 上，則一節車廂就有23.5～25.5米長，電源
3．由于這種電機是由空氣及殼體（連燃 導線引出線的電壓降較大。由于蓄電池常有燒器）兩部分來進行傳導，所以熱穩定時間較 虧損的情況，常常出現電壓低于44伏的情短，一般在半小時左右。 況。據我們經歷過的個別情況中蓄電池的端
二、絕緣的影響 電壓（或電機的實際使用電壓）有低到36伏
該電機的絕緣結構和機械結構屬于一般 的情況（當列車運行期間發電機供電時，則電用途的小型直流電動機，沒有考慮到高溫、 壓又可高至54～58伏）。實踐證明，當電機水、油這樣極為惡劣的環境中使用所可能碰 的實際使用電壓比電機的額定電壓降低超過到的問題。所以達不到電機的預期使用壽 570時，電機運行性能顯著變壞，效率降低，命。 起動轉矩減小，溫升提高。因此在本電機使
對本電機絕緣，除了考慮介電強度和耐 用中，要求經常檢查，應保證電源電壓不低于熱特性外，首先應考慮絕緣材料既耐油又耐 48伏，最低不低于46伏。水解。因本設備不管是用于立式油爐供濕水 四、小風量的影響取緩還是餐灶做飯和茶爐供水，均燒柴油（從 在餐灶或油爐點火時，有時為了好點火我國的廣東省到東北的黑龍江省，根據氣溫 而減少風量，而點火后有時卻又忘記把風量的高低不同，分別燃燒從0#～35#柴油），難 調節閥恢復到適當的位置。但在實踐中我們免有水和油滴進電機內部。由于工藝或運行 發現，當風量減少到一定程度后就有回火的原因，電機內部難免存在少量的水分，因此在 現象發生（即火焰向霧化輪及電機后端蓋的含少量水和油的情況下，絕緣常被燒壞。只 方向撲去）。如在沈陽車輛段就曾發現，在點 一_要油中殘存0.0170的水，高溫下使用，電磁 火前就發現在燃燒室內有積存較多的柴油，線的壽命就會大大縮短。很多電機損壞的部 當點火后這部分柴油就在油杯和電機后端蓋位絕大多數是電機繞組直接與油和水相接觸 的下方燃燒。的部位，而溫升較高的槽中部絕緣卻很少產 在1979年3～5月份上海車輛段燒損的老化擊穿，所以油和水滴入電機內部是導 十余臺電機中，我們發現有的電機后端蓋上致電機繞組破壞的主要原因。 的燃燒積灰達4--5毫米厚，這當然會導致電
油和水分引起絕緣破壞的機理是電磁 機燒損。建議當生物質燃燒機點著火后應隨即把風線、浸潰漆、槽純緣等固體絕緣材料，在水和 量調節閥恢復到適當的位置，不能仍然處在熱的作用下產生水解反應，使高分子斷裂或 點火時的最小位置。產生小分子，引起不可逆的化學變化，使絕緣 五、軸承潤滑油喪失電氣、機械等物理性能。在絕緣的針孔 TY燃燒器電機現在使用的軸承潤滑油和裂縫中，含有雜質的水形成導電通道。在 是DIWEN2號低溫潤滑脂，它的使用溫度電場作用下產生放電效應，在通道周圍造成 范圍是- 60～+1200C。因為在正常的工況絕緣電擊穿。另外油、水對絕緣的破壞作用 下從燃燒錐筒口噴出約13500C左右的熾熱 與工作濕度有關，如聚脂漆包線在50～900C 火焰，其它各部件的溫度如上圖溫度曲線所的水中老化壽命超過1200小時，而在1300C 示，電機后端蓋在此高溫火焰的烘烤下，尤其的蒸汽和水中的老化壽命僅23小時，在10000 是在有回火的情況下，軸承的潤滑油就很容左右絕緣的老化作用明顯加快。
沖制繞組電機
上海微電機研究所在原有印制繞組電機技術基礎上努力向國際水平靠攏，最近已試制成功沖制繞組直流電機。采用合理的結構設計，先進的計算技術和精密的加工方法，制成高效率、高精度繞組沖裁模。模具通過脫料板、導柱、固定板等一系列結構的巧妙配合，實現了高精度、高強度和高穩定性。沖出的條表面平整，線條均勻，外形美觀，精度高。生產效率比印制法高數十倍該電機的繞組接點采用先進的微束等離子焊接技術加工、效率高，均勻性好，質量可靠。繞組成形、磁極安裝、刷握固定均采用全粘結型結構，粘結力強、體積小，重量輕。為了降低成本，向民用推廣，本電機采用鐵氧體磁極。
該電機額定電壓24伏、額定電流3安，額定功率40瓦，額定轉速6000轉／分，效率66%，轉矩靈敏度330克厘米／安，機械時間常數65毫秒，反電勢系數3 .56，-,3 .75伏／1000轉／分，溫升210C。（若需其他規格本所可特殊設計）適用于各種要求較高的伺服、變速、傳動等機構。
根據經驗，2*低溫潤滑脂在超過9000時是很容易變成液體的，這一溫度限值在本設備中是容易達到的。
解決措施
1．TY生物質燃燒爐電機的使用環境基本上和濕熱型電機的使用環境相似。濕熱帶氣候的特征是在一天內有十二小時以上的氣溫等于或高于200C，同時相對濕度等于或大于80%，全年累計在兩個月以上，該地區空氣濕度大，氣溫日變化量小，生物因素對產品有侵蝕作用。
從人工加工試驗及天然暴露試驗的數據來看，都表睨電機絕緣在濕熱條件下性能有下降的趨勢。如有些濕熱型電機E級絕緣采用薄膜青殼紙、竹楔等，這些部位上嚴重長霉，有些環氧玻璃絲管也微長黑霉，長霉的霉菌絲層吸濕形成導電通路，使產品的絕緣電阻急劇下降。因此我們認為，TY生物質燃燒爐電機所用的絕緣材料可以不變，但要進行一些工藝處理，即浸漬漆由原來的沉浸法改為真空壓力浸漬法，槽楔用的竹片采用防霉處理（用豬油煎煮）。實踐證明其效果是明顯的。 ．
2．電機軸加長10毫米，在此位置上裝一水套，因餐灶或溫水爐或茶水爐的涼水源是存在的。其作用有二，一是通過涼水循環來降低電機后端盞的溫升，使其軸承潤滑油不致因溫度過高而使軸承澗滑油變成液體而流走，促成軸承干磨燒損電機，二是再有回火現象發生時使火焰噴到水套上而不是電機的后端蓋上，對電機的后端蓋和電機起到熱屏蔽的作用。再者水套中被加溫的循環水可以用來洗漱或洗刷碗筷等。
3．電機上部加防護罩，防止柴油和水等雜質滴入電機內部。
4．電源適當加裝穩壓裝置，使電機能在額定電壓的情況下運行。
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